Форматирование дисков . Для того чтобы на магнитном диске можно было хранить информацию, он должен быть отформатиро­ ван, т.е. должна быть создана физическая и логическая структура диска.

физическая структура магнитного диска. В процессе формати­рования магнитная головка дисковода расставляет в опреде­ленных местах диска специальные метки (разметка диска), при этом происходит формирование концентрических дорожек, состоящих из отдельных секторов. Нумерация дорожек ведётся от внешнего края диска и начинается с нуля.

Логическая струк­ тура магнитного диска представляет собой совокупность секторов (емкостью 512 байт), каждому из которых присваивается свой порядковый номер. Сектора нумеруют­ся в линейной последовательности от первого сектора нуле­ вой дорожки до последнего сектора последней дорожки.

Каждый диск разделяется на две области: область данных и служебную область, включающую в себя блок начальной загрузки ( BOOT- сектор), главный (корневой) каталог и две копии FAT- таблицы ( FAT — File Allocation Table , таблица размещения файлов). FAT- таблица отображает структуру области данных диска, т.е. её текущее распределение между файлами, а корневой каталог содержит информацию о файлах и каталогах, размещенных на диске.

Примечание.

Если провести условную ана­логию диска с книгой, то область хранения файлов соответ­ствует ее содержанию, а главный каталог — оглавлению. Причем книга состоит из страниц, а диск — из секторов.

Существуют два вида форматирования дисков: полное и быстрое.

Полное форматирование включает в себя физическое форматирование (проверку качества магнитного покрытия диска и его разметку на дорожки и сектора) и логиче­ ское форматирование (создание корневого каталога и таблицы разме­щения файлов). После полного форматирования вся хранив­шаяся на диске информация уничтожается.

Быстрое форматирование производит лишь очистку корневого каталога и таблицы размещения файлов, при этом сами файлы на диске сохраняются и могут быть восстановлены на уровне файловой системы.

Примечание.

В целях защиты информации от несанкционированного копирования можно задавать нестандартные параметры форматирования гибких дисков (количество дорожек, количество секторов и т.д.).

Логическая структура гибких дисков. На гибком диске минимальным адресуемым эле­ментом является сектор. При записи файла на диск всегда занимается целое ко­ личество секторов, следовательно, минимальный размер файла — это размер одного сектора, а максимальный размер соот­ветствует общему количеству секторов. Файл при этом может частями (фрагментами) записываться в свободные сектора, расположенные в разных областях дискового пространства (фрагментация файлов).

Пример: Файл1 объемом 2Кбайта может занимать сектора 34, 35 и 47, 48, а Файл2 объемом 1 Кбайт — сектора 36 и 49.

Существует различие между емкостью неформатированного гибкого маг­нитного диска, его информационной емкостью после форма­тирования и емкостью, доступной для за­писи данных.

Пример: Заявленная емкость неформатированного гибкого маг­нитного диска формата 3,5" составляет 1,44 Мбайт.

Рассчитаем общую информационную емкость отформати­рованного диска:

Количество секторов: N = 18 х 80 х 2 = 2880.

Информационная емкость: N х 512 байт = 2880 х 512 = 1 474 560 байт = 1440 Кбайт = 1,40625 Мбайт.

На дискете для записи данных пользователя отведено только 2847 секто­ров, т.к. первые 33 сектора предназначены для служебной информации. Таким образом, фактическая информационная емкость, доступная для записи данных, составляет:

2847 х 512 байт = 1 457 664 байт = 1423,5 Кбайт = 1,39 Мбайт.

Логическая структура жестких дисков. Логическая структура жестких дисков несколько отличается от логической структуры дискет. Минимальным адресуемым элементом жесткого диска является кластер, который может включать в себя не­сколько смежных секторов. Размер кластера зависит от типа использу­емой FAT таблицы и от информационной емкости диска. Файлу на диске всегда выделяется целое число кластеров.

Пример:. Таблица FAT 16 может адресовать 2¹⁶ = 65 536 кластеров. Тогда для диска объемом 40 Гбайт размер кластера будет равен:

               40 Гбайт/65536 = 655 360 байт = 640 Кбайт.

Текстовый файл, содержащий слово «информатика», имеет  объём всего 11 байт (1 символ кодируется 1 байтом), но на диске он будет зани­мать целиком кластер, то есть 640 Кбайт дискового пространства.

При размещении на диске большого количества небольших по размеру файлов они будут занимать кластеры лишь частично, что при­ведет к большим потерям свободного дискового пространства.

Для жестких дисков, как и для дискет, также характерно явление фрагментации (файл занимает несмежные кластеры), которое неизбежно приводит к замедлению скорости обмена данными и, в конечном итоге, к преждевременному износу дисковых поверхностей. Рекомендуется периодически прово­дить дефрагментацию дисков, в процессе которой файлы за­писываются в последовательно расположенные кластеры жестких дисков или сектора дискет.

Оптические накопители.

Оптический принцип записи и считывания информации основан на изменении угла отражения лазерного луча от поверхности оптического диска (поэтому оптические диски ещё называют лазерными). Лазерный диск представляет собой прозрачный полимерный носитель с нанесённым на него тонким слоем светоотражающего материала, защищенного от повреждений пленкой лака.

Информация на оптическом диске представляется в виде последовательности углублений и выступов, имеющих различные коэффи­ циенты отражения и расположенных на одной спиралевидной дорожке, выходящей из области вблизи центра диска. При считывании информации с диска отраженный от этих участков луч, изменяя свою интенсивность, преобразуется с помощью фотоэле­ ментов в электрические импульсы (логические 0 или 1), которые затем по системной магистрали переда­ются в оперативную память ПК.

В процессе записи информации на оптические диски для со­здания участков поверхности с различными коэффициента­ми отражения применяются различные технологии от про­стой штамповки до изменения отражающей способности поверхности диска с помощью мощного лазера. При соблюдении правил хранения и эксплуатации оптические носители могут сохранять информацию в течение нескольких десятков лет.

CD-ROM и DVD-ROM диски . На лазерных CD - ROM ( CD — Compact Disk ) и DVD - ROM ( DVD — Digital Video Disk , цифровой ви­ деодиск ) дисках хранится информация, запи­санная на них в процессе изготовления самих дисков. Запись новой информации невозможна, что отражено во второй части их названий (ROM — только чтение). Про­изводятся такие диски, как правило, путем штамповки.

Информационная емкость CD - ROM-диска может дости­гать 800 Мбайт, а скорость считывания зависит от скорости его вращения. Угловая скорость вращения диска в дисководе не является постоянной и линейно уменьшается по мере продвижения читающей лазерной головки к его внешнему краю. Первые CD - ROM-накопители имели скорость считывания информации 150 Кбайт/с. В настоящее время широкое распространение получили 52-скоростные дисководы, которые обеспечивают скорость считывания информации до 7,8 Мбайт/с.

DVD - ROM-диски имеют гораздо большую информационную ем­кость (до 17 Гбайт), так как в DVD - ROM-накопителях используются лазеры с меньшей длиной волны, что позволя­ет размещать оптические дорожки более плотно, и информация на таких дисках может быть записана с двух сторон, причем в два слоя на каждой.

Первое поколение DVD - ROM-накопителей обеспечивало скорость считывания информации примерно 1,3 Мбайт/с. В настоящее время 16-скоростные DVD - ROM-дисководы до­стигают скорости считывания до 21 Мбайт/с.

CD-R, DVD-R, CD-RW и DVD-RW  диски .. Информация на CD - R , DVD - R ( R — Recordable , запи­ сываемый) диски может быть записана только один раз. На дисках CD - RW и DVD - RW ( RW — ReWritable , перезапи­сываемый) инфор­мация может записываться многократно. Для записи и перезаписи на такие диски применяются специ­альные CD - RW- и DVD - RW -дисководы, которые обладают достаточно мощным лазером, позволяющим менять отра­жающую способность участков поверхности в процессе за­писи. Эти дисководы позволяют записывать и считывать информацию с дисков с различной скоростью. Например, маркировка CD - RW-дисковода «52 x 32 x 52» означает, что запись CD - R-дисков производится на 52-кратной скорости, запись CD - RW-дисков — на 32-крат­ной, а чтение тех и других — на 52-кратной скорости.